波分技術在潞安集團骨干環網中的應用

范宏杰

(潞安集團信息科技分公司,山西 長治 046204)

0 引言

潞安集團數字信息化承載平臺和SDH傳輸網絡均依托在集團骨干光纖網絡上進行數據和業務的流轉,原有傳輸系統帶寬分別為10 G、千兆和622 M,隨著集團業務系統增加和數據量提升,傳輸帶寬已不能滿足高峰時期使用;光纖網絡建設時間過長,節點增多和鏈路過長導致光纖衰耗變大、光纖質量劣化,部分網絡節點間設備接入已不能滿足門限需要,導致網絡中斷和時延變大現象時有發生。

1 潞安數字信息化承載平臺

1.1 數字信息化承載平臺簡介

潞安數字信息化承載平臺是潞安化工集團數字信息化運行基礎,也是現階段至未來潞安化工集團信息化的“高速公路”,承載著瓦斯抽采、產量監控、人員定位等生產數據和辦公自動化、財務、數字視頻會議業務、Internet寬帶訪問業務等辦公經營數據業務,除此之外還承載著語音電話、醫保網絡、數字電視等業務的的傳輸。

1.2 潞安骨干承載網絡簡介

骨干承載網絡是數字信息化承載平臺的重要支撐部分,骨干承載網絡的可靠性與穩定性關系著整個承載平臺的可靠性與穩定性。骨干網絡涉及潞安集團位于長治地區的主要生產礦井和集團總部共計13個節點,涉及自建光纜線路三百余公里,所有節點均由24芯光纜連接。

隨著光纜線路的老化和承載業務的增加,以及光纜線路傳輸距離長的因素影響,光纜資源捉襟見肘,亟需通過成本低、見效快的新的技術解決當前遇到的瓶頸和問題。

2 波分(OTN)技術和工作原理

2.1 OTN技術簡介

光傳送網OTN(Optical Transport Network)是由ITU-T G.872、G.798、G.709 等建議定義的一種全新的光傳送技術體制,它包括光層和電層的完整體系結構,對于各層網絡都有相應的管理監控機制和網絡生存性機制,是電網絡與全光網折衷的產物,將 SDH 強大完善的OAM&P 理念和功能移植到了 WDM光網絡中,有效地彌補了現有WDI 系統在性能監控和維護管理方面的不足。OTN 技術可以支持客戶信號的透明傳送、高帶寬的復用交換和配置,具有強大的開銷支持能力,提供強大的OAM 功能,支持多層嵌套的串聯連接監視(TCM)功能、具有前向糾錯(FEC)支持能力。

2.2 OTN傳輸技術的優勢

OTN可完全向后兼容,它能建立在現有的SONET/SDH管理功能基礎上,不但可以提供存在的通信協議的完全透明,而且還為WDM提供端到端的連接和組網能力,它為ROADM提供光層互聯的規范,并補充了子波長匯聚和疏導能力。簡單來說,傳統網絡組網普遍采用高收斂架構,這種架構在承載大流量、4K視頻等大流量業務時會導致擁塞和丟包,所以用OTN這種低收斂和不收斂的組網模型來替代傳統組網模式是一種更好的方案。OTN概念涵蓋了光電兩層網絡,集合了SDH和WDM的雙重優勢。

3 OTN在潞安信息承載平臺的應用

3.1 設備選用簡介

本次改造選取兩臺華為OptiX OSN 9800多業務邊緣光傳送平臺作為核心節點傳輸設備,選取OptiX OSN 1800作為環網子節點傳輸設備,共計14個環網子節點。華為OptiX OSN 系列智能光傳輸產品在線路端口、交換容量和特性、端口能力、傳輸能力、網絡管理和物理特性等維度中競爭力均領先于主流設備商,是面向骨干和城域網的大容量OTN產品,支持OTN/SDH/分組/OSU業務的統一交換,同時產品解決方案集成全光交叉、動態光分插復用,可為集團構建超寬、靈活、彈性、智能的OTN傳送方案。

3.2 波分設計簡介

3.2.1 光層設計

所有子節點嚴格按照波分指標要求設置并預留足夠冗余,所有站點按照OTM站配置。本次改造建設按照分礦環40波系統設計,未來可實現向80波系統擴容。光纖衰耗按照0.28 db/km設計,各中繼段預留不低于3 db的工程余量。放大器要保證發送光經過傳輸后到達接收端時,能滿足收端靈敏度要求。主要配置OBU模塊,做到盡可能規整放大器種類實現業務傳送。本次選擇OSC(光層監控),通過獨立波長1 511 nm光來實現監控。

3.2.2 電層設計

合理進行波道規劃,制定波道規劃表。在滿足光功率的原則下,本次改造單波OSNR(光信噪比)值要求大于16 db。每個子節點10GE+8*GE業務采用華為2/4路10GE支路業務處理板和TOA單板,可滿足從100M～10GE多業務顆粒統一板件承載。每個子節點用2波分別承載10GE和8*GE業務,采用環上的兩個東西方向的站點進行保護,實現信號相互轉換。

3.2.3 網絡設計

總部作為主節點,與各子節點之間的帶寬為40 G。

3.2.4 保護設計

保護設計主要是為了提升傳輸骨干網的可靠性,可分為網絡側和設備側來看。

網絡側利用交叉板雙發至東、西兩個光纖鏈路的方式,分別走波分環網的東西兩個路徑,實現網絡側的(主控、交叉、電源)可靠性。

設備側來說,波分設備作為電信級的基礎網絡設備,所有關鍵板卡(主控、交叉、電源)均采用1+1的物理冗余設計,保證設備側的可靠性。

3.2.5 ODUK SNCP雙發選收

業務利用雙發選收實現ODUK SNCP保護。

當接入業務,倒換狀態為“空閑”時,支線路板信號流的穿通情況如圖1所示。T板同時發送信號到N1單板和N2單板。

圖1 ODUK SNCP保護原理(空閑狀態)

T板建立到N1單板的電交叉連接,斷開到N2單板的電交叉連接。只有N1單板的信號通過T板傳送到客戶側設備。

如果觸發倒換,例如站點B的N1 單板輸入端口的光纖故障,倒換過程如圖2所示。當N1(B)檢測到光纖故障的時候,將通道狀態上報給B站點的主控板,B站點的交叉板切換電交叉連接。B 站點的交叉板建立 N2 單板到T板的電交叉,刪除 N1單板到T板的電交叉。只有 N2 單板的信號通過T板傳送到客戶側設備。

圖2 ODUK SNCP保護原理(倒換狀態)

3.3 實施方案簡介

在實施過程中,由于子節點數量較多,根據集團現有傳輸系統組網方式,采用南北環分步改造實施。均采用將原有生產數據、寬帶、醫保、視頻會議等業務所占用的裸光纖通道遷移到波分設備上,由波分設備占用2芯光纖傳輸到相應子節點再分開為各業務端口連接各業務設備的方式進行實施。

3.3.1 北環改造

北環主要生產單位節點有6個,且距離總部較近,所以先行改造割接北環相關節點。分為設備上架、鏈路調試、參數調試、業務上線割接等步驟實施。實施周期為一周左右。在驗證效果和汲取改造經驗后進行南環改造。

3.3.2 南環改造

南環主要生產單位節點有8個,距離總部最遠的節點接近80 KM,在汲取北環改造的成功經驗基礎上。依然采用分步驟實施的方式,分為設備上架、鏈路調試、參數調試、業務上線割接等步驟實施。實施周期為兩周左右。

3.4 實施效果

此次改造滿足了潞安集團至少未來五年內專網傳輸要求,優化了現有網絡,保證了專網的網絡低時延、安全性和穩定性,徹底解決了光路衰減導致的各種網絡故障,使得覆蓋長治地區主要生產礦井和單位的信息主干網絡更加穩定高效,各生產單位網絡節點到集團總部帶寬提升到30 G帶寬,大大減少了光纜資源的占用(波分系統只需要兩根光纖,傳統直連每新增業務就需要增加光纜),滿足了多業務接入需求。在運維方面,降低了故障的處理難度,節省了后續運維方向的投資。改造完成后的拓撲圖如圖3所示。

圖3 潞安化工集團骨干傳輸網絡拓撲圖

4 結論

OTN技術和設備的應用有助于提升城域網絡或大型企業自建骨干網絡的整體帶寬性能,解決骨干光網絡資源不足和鏈路質量下降等問題。設備自身保護完善、運行穩定安全,系統有完整的網絡保護方案。NCE網管可以實現端到端的業務開通,可以做到每條業務和每個端口的實時監控。不僅設備接口豐富便于接入,而且系統運維簡單,擴容方便,遠距離傳輸更為穩定。是一種高效穩定的骨干承載網方案。為潞安化工集團數字化轉型打下了堅實的信息網絡基礎。